(57)【要約】【課題】  掘進機本体７の空洞を拡げて、掘進機本体７内におけるメンテナンス等の作業性の向上を図ること。【解決手段】  各々の中折れジャッキ２３全体が中折れ中心Ｃよりも前方に位置するように構成され、各々の中折れジャッキ２３の前端部がカッタモータ３７の後側面よりも前方に位置するように構成され、各々のカッタモータ３７の軸心が中折れジャッキ２３の軸心よりも前胴３の軸心側に寄るように構成され、各々の中折れジャッキ２３の後端部と後胴５の内フランジ５ｆとの間に収納スペースＳが区画されるように構成されたこと。【選択図】  図１。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の前胴と筒状の後胴を屈曲可能に連結してなるものであって、前記前胴の後端部に前記後胴の前端部が重合され、前記後胴の前端部付近の内側面に内フランジが形成された掘進機本体と；
前記後胴の内側に設けられ、掘削壁面にセグメントを組付けるエレクタ装置と；
前記後胴の前記内フランジに周方向へ間隔を置いて配設され、組付け済みの前記セグメントから反力によって前記掘進機本体を前進させる複数のシールドジャッキと；
前記掘進機本体の内側に周方向へ間隔を置いて配設され、前端部が前記前胴の一部にそれぞれ連結されてあって、後端部が前記後胴の一部にそれぞれ連結され、中折れ中心を基準として前記前胴を前記後胴に対して屈曲させる複数の中折れジャッキと；
前記前胴に回転可能に設けられ、前記前胴から前方向へ突出してあって、地山を掘削するカッタヘッドと；
前記前胴の内側に周方向へ間隔を置いて配設され、前記カッタヘッドを回転させる複数のカッタモータと；を具備してあって、
各々の前記中折れジャッキ全体が前記中折れ中心よりも前方に位置するように構成され、各々の前記中折れジャッキの前端部が前記カッタモータの後側面よりも前方に位置するように構成され、各々の前記カッタモータの軸心が前記中折れジャッキの軸心よりも前記前胴の軸心側に寄るように構成され、各々の前記中折れジャッキの後端部と前記後胴の前記内フランジとの間に収納スペースが区画されるように構成されたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
横断面からみて、複数の前記中折れジャッキが並ぶ環状の中折れジャッキ領域と、複数の前記シールドジャッキが並ぶ環状のシールドジャッキ領域が少なくとも部分的に重なるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲線部を有したシールドトンネルを構築するために用いられるシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシールド掘進機について図５を参照して説明する。
【０００３】
ここで、図５は、従来のシールド掘進機の縦断面図である。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向を指してあって、「ＦＲ」は、後方向を指している。
【０００４】
図５に示すように、従来のＸ中折れ式のシールド掘進機１０１は、筒状の前胴１０３と筒状の後胴１０５を屈曲可能に連結してなる掘進機本体１０７を具備している。また、後胴１０５の前端部には、前胴１０３の後端部が重合されており、後胴１０５の前端部付近の内側面には、内フランジ１０５ｆが形成されている。
【０００５】
後胴１０５の内側には、リング状のエレクタ支持部材１０９が複数のガイドローラ（図示省略）を介して回転可能に設けられており、このエレクタ支持部材１０９には、掘削壁面にセグメント１１１を組付けるエレクタ装置１１３が設けられている。また、後胴１０５の内フランジ１０５ｆには、組付け済みのセグメント１１１からの反力によって掘進機本体１０７（換言すれば、シールド掘進機１０１全体）を前進させる複数のシールドジャッキ１１５が周方向に間隔を置いて配設されている。
【０００６】
掘進機本体１０７の内側には、中折れ中心Ｃを基準として前胴１０３を後胴１０５に対して屈曲させる複数の中折れジャッキ１１７が周方向に間隔を置いて配設されている。また、複数の中折れジャッキ１１７の前端部が前胴１０３の一部にそれぞれ連結されてあって、複数の中折れジャッキ１１７の後端部が後胴１０５の一部にそれぞれ連結されている。
【０００７】
前胴１０３の前端部付近の内側面には、切羽との間にカッタチャンバー１１９を区画する隔壁１２１が一体的に設けられており、この隔壁１２１には、支持ブロック１２３が一体的に設けられてあって、この支持ブロック１２３には、地山を掘削するカッタヘッド１２５が回転可能に設けられている。換言すれば、前胴１０３には、カッタヘッド１２５が支持ブロック１２３及び隔壁１２１を介して回転可能に設けられている。また、カッタヘッド１２５は、前胴１０３から前方向へ突出してあって、多数のカッタビット１２７を備えている。そして、隔壁１２１の後側面には、支持フレーム１２９が一体的に設けられており、この支持フレーム１２９には、カッタヘッド１２５を回転させる複数のカッタモータ１３１が周方向へ間隔を置いて配設されている。
【０００８】
掘進機本体１０７の内側には、カッタチャンバー１１９から掘削土砂を後方向へ搬送するスクリューコンベア１３３が設けられている。なお、スクリューコンベア１３３によって搬送された掘削土砂は、ベルトコンベア（図示省略）等によって地上に搬送されるものである。
【０００９】
従って、複数のカッタモータ１３１の駆動によりカッタヘッド１２５を回転させる。そして、カッタチャンバー１１９内の掘削土砂等の圧力と切羽の土圧をバランスさせつつ、複数のシールドジャッキ１１５の作動により組付け済みセグメント１１１からの反力によって掘進機本体１０７を前進させることにより、切羽の安定を図りつつ、カッタヘッド１２５により地山を掘削する。また、地山の掘削と並行して、エレクタ支持部材１０９を回転させて、エレクタ装置１１３を前記掘削壁面の周方向へ位置決めしつつ、エレクタ装置１１３によって前記掘削壁面にセグメント１１１をリング状に組付ける。更に、前述のような地山の掘削とセグメント１１１の組付を連続して行う。以上により、シールドトンネルを構築することができる。
【００１０】
ここで、地山の掘削中に、複数の中折れジャッキ１１７のストローク量を適宜に調節することにより、中折れ中心Ｃを基準として前胴１０３を後胴１０５に対して屈曲させて、シールド掘進機１０１全体の掘進方向を変更することができ、曲線部を有したシールドトンネルを構築することができる。
【００１１】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に示すものがある。
【特許文献１】特開２００２−３０９８８５号公報
【特許文献２】特開平１０−３３１５７６号公報
【特許文献３】特開２００２−３０９８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前述のシールド掘進機１０１にあっては、複数のシールドジャッキ１１５、複数の中折れジャッキ１１７、複数のカッタモータ１３１等のアクチュエータを制御に用いられる油圧・電気機器等を収納するための収納スペースＳを掘進機本体１０７の内側に確保しなければならない。また、掘進機本体１０７の内側には複数のシールドジャッキ１１５の他に複数の中折れジャッキ１１７が配設されてあって、複数のシールドジャッキ１１５及び複数の中折れジャッキ１１７よりも後胴１０５の軸心側（或いは前胴１０３の軸心側）に収納スペースＳを配置する必要がある。そのため、掘進機本体１０７の空洞が狭くなって、掘進機本体１０７内におけるメンテナンス等の作業性が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の特徴は、筒状の前胴と筒状の後胴を屈曲可能に連結してなるものであって、前記前胴の後端部に前記後胴の前端部が重合され、前記後胴の前端部付近の内側面に内フランジが形成された掘進機本体と；
前記後胴の内側に設けられ、掘削壁面にセグメントを組付けるエレクタ装置と；
前記後胴の前記内フランジに周方向へ間隔を置いて配設され、組付け済みの前記セグメントから反力によって前記掘進機本体を前進させる複数のシールドジャッキと；
前記掘進機本体の内側に周方向へ間隔を置いて配設され、前端部が前記前胴の一部にそれぞれ連結されてあって、後端部が前記後胴の一部にそれぞれ連結され、中折れ中心を基準として前記前胴を前記後胴に対して屈曲させる複数の中折れジャッキと；
前記前胴に回転可能に設けられ、前記前胴から前方向へ突出してあって、地山を掘削するカッタヘッドと；
前記前胴の内側に周方向へ間隔を置いて配設され、前記カッタヘッドを回転させる複数のカッタモータと；を具備してあって、
各々の前記中折れジャッキ全体が前記中折れ中心よりも前方に位置するように構成され、各々の前記中折れジャッキの前端部が前記カッタモータの後側面よりも前方に位置するように構成され、各々の前記カッタモータの軸心が前記中折れジャッキの軸心よりも前記前胴の軸心側に寄るように構成され、各々の前記中折れジャッキの後端部と前記後胴の前記内フランジとの間に収納スペースが区画されるように構成されたことである。
【００１４】
本発明の特徴によると、複数の前記カッタモータの駆動により前記カッタヘッドを回転させる。そして、複数の前記シールドジャッキの作動により組付け済みの前記セグメントからの反力によって掘進機本体（換言すれば、前記シールド掘進機全体）を前進させることにより、切羽の安定を図りつつ、前記カッタヘッドにより地山を掘削する。また、地山の掘削と並行して、前記エレクタ装置によって前記掘削壁面に前記セグメントを組付ける。更に、前述のような地山の掘削と前記セグメントの組付けを連続して行う。以上により、シールドトンネルを構築することができる。
【００１５】
ここで、地山の掘削中に、複数の前記中折れジャッキのストローク量を適宜に調節することにより、前記中折れ中心を基準として前記前胴を前記後胴に対して屈曲させて、シールド掘進機全体の掘進方向を変更することができ、曲線部を有した前記シールドトンネルを構築することができる。（前記シールド掘進機の一般的な作用）
前述のシールド掘進機の一般的な作用の他に、前記シールド掘進機は、各々の前記中折れジャッキ全体が前記中折れ中心よりも前方に位置するように構成され、各々の前記中折れジャッキの後端部と前記後胴の前記内フランジとの間に収納スペースが区画されるように構成されているため、複数の前記シールドジャッキ及び複数の前記中折れジャッキよりも前記後胴の軸心側（或いは前記前胴の軸心側）に前記収納スペースを配置する必要がなくなる。
【００１６】
また、前記シールド掘進機は、各々の前記中折れジャッキの前端部が前記カッタモータの後端部よりも前方に位置するように構成され、各々の前記カッタモータの軸心が前記中折れジャッキの軸心よりも前記前胴の軸心側に寄るように構成されているため、前記中折れジャッキの後端部と前記後胴の前記内フランジとの間に前記収納スペースが区画されても、前記掘進機本体の全長の増大を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の如き、本発明によれば、前記掘進機本体の全長の増大を抑えつつ、複数の前記シールドジャッキ及び複数の前記中折れジャッキよりも前記後胴の軸心側（或いは前記前胴の軸心側）に前記収納スペースを配置する必要がなくなるため、前記シールド掘進機の掘進方向の制御性能を低下させることなく、前記掘進機本体の空洞を拡げて、前記掘進機本体内におけるメンテナンス等の作業性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
【００１９】
ここで、図１は、本発明の実施形態に係わるシールド掘進機の縦断面図であって、図２は、図１におけるII-II線に沿った横断面図であって、図３は、図１におけるIII-III線に沿った横断面図であって、図４は、図１におけるIV-IV線に沿った横断面図である。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向を指してあって、「ＦＲ」は、後方向を指している。
【００２０】
図１から図４に示すように、本発明の実施形態に係わるＸ中折れ式のシールド掘進機１は、筒状の前胴３と筒状の後胴５を屈曲可能に連結してなる掘進機本体７を具備している。また、後胴５の前端部には、前胴３の後端部が重合されており、後胴５は、前端部の外側に、凸状のリア曲面５ｍを有してあって、前胴３は、後端部の内側に、リア曲面５ｍに摺接する凹状のフロント曲面３ｍを有している。ここで、リア曲面５ｍ（フロント曲面３ｍ）の曲率中心が掘進機本体７の中折れ中心Ｃになる。
【００２１】
後胴５の前端部付近の内側面には、内フランジ５ｆが形成されており、後胴５の内側面における内フランジ５ｆの前方には、内方向へ突出した複数のリア支持片５ｐが等間隔に形成されている。また、前胴３の内側には、内方向へ突出した複数のフロント支持片３ｐが等間隔に形成されている。
【００２２】
後胴５の内側には、リング状のエレクタ支持部材９が複数のガイドローラ（図示省略）を介して回転可能に設けられており、このエレクタ支持部材９には、掘削壁面にセグメント１１を組付けるエレクタ装置１３が設けられている。そして、後胴５の内フランジ５ｆには、エレクタ支持部材９を回転させるエレクタモータ１５が設けられており、このエレクタモータ１５の出力軸には、主動ギア１７が一体的に設けられてあって、エレクタ支持部材９の外側面には、この主動ギア１７に噛合した従動ギア１９が一体的に設けられている。
【００２３】
後胴５の内フランジ５ｆには、組付け済みのセグメント１１からの反力によって掘進機本体７（換言すれば、シールド掘進機１全体）を前進させる複数のシールドジャッキ２１が周方向に等間隔に配設されている。なお、説明の便宜上、図２及び図３中においてシールドジャッキ２１のみハッチングを施している。
【００２４】
掘進機本体７の内側には、中折れ中心Ｃを基準として前胴３を後胴５に対して屈曲させる複数の中折れジャッキ２３が周方向に間隔を置いて配設されている。また、複数の中折れジャッキ２３の前端部が前胴３のフロント支持片３ｐにそれぞれ連結されてあって、複数の中折れジャッキ２３の後端部が後胴５のリア支持片５ｐがそれぞれ連結されている。
【００２５】
前胴３の前端部付近の内側面には、切羽との間にカッタチャンバー２５を区画する隔壁２７が一体的に設けられており、この隔壁２７には、支持ブロック２９が一体的に設けられてあって、この支持ブロック２９には、地山を掘削するカッタヘッド３１が回転可能に設けられている。換言すれば、前胴３には、カッタヘッド３１が支持ブロック２９及び隔壁２７を介して回転可能に設けられている。また、カッタヘッド３１は、前胴３から前方向へ突出してあって、多数のカッタビット３３を備えている。
【００２６】
隔壁２７の後側面には、支持フレーム３５が一体的に設けられてあって、この支持フレーム３５には、カッタヘッド３１を回転させる複数のカッタモータ３７が周方向へ間隔を置いて配設されている。また、複数のカッタヘッド３１の出力軸には、主動ギア３９が一体的に設けられており、カッタヘッド３１の回転軸３１ｓには、複数の主動ギア３９に噛合した従動ギア４１が一体的に設けられている。
【００２７】
掘進機本体７の内側には、カッタチャンバー２５から掘削土砂を後方向へ搬送するスクリューコンベア４３が設けられている。なお、スクリューコンベア４３によって搬送された掘削土砂は、ベルトコンベア（図示省略）等によって地上に搬送されるものである。なお、スクリューコンベア４３の代わりに、カッタチャンバー２５へ泥水を送る送泥管と、カッタチャンバー２５から掘削土砂を含む泥水を排出する排泥管とを用いてもよい。
【００２８】
後胴５の後端部には、既設のセグメント１１の外側面から掘進機本体７の内側に地下水、土砂等の侵入を防ぐテールシール部材４５が設けられている。なお、詳細は省略するが、支持ブロック２９、前胴３の後端部、後胴５の前端部等から掘進機本体７内に地下水、土砂等が侵入しないようになっている。
【００２９】
次に、本発明の実施形態の要部について説明する。
【００３０】
シールド掘進機１は、各々の中折れジャッキ２３全体が中折れ中心Ｃよりも前方に位置するように構成されてあって、各々の中折れジャッキ２３の前端部がカッタモータ３７の後側面よりも前方に位置するように構成されている。また、シールド掘進機１は、各々のカッタモータ３７の軸心が中折れジャッキ２３の軸心よりも前胴３の軸心側に寄るように構成されている。
【００３１】
そして、各々の中折れジャッキ２３の後端部と後胴５の内フランジ５ｆとの間に収納スペースＳが区画されるように構成されている。また、シールド掘進機１は、後胴５の内フランジ５ｆの前方に別の収納スペースＳ’が区画されるように構成されている。なお、説明の便宜上、図２中において別の収納スペースＳ’のみ点ハッチングを施している。
【００３２】
更に、シールド掘進機１は、横断面からみて、複数の中折れジャッキ２３が並ぶ環状の中折れジャッキ領域２３Ａと、複数のシールドジャッキ２１が並ぶ環状のシールドジャッキ領域２１Ａが少なくとも部分的に重なるように構成されている。
【００３３】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００３４】
複数のカッタモータ３７の駆動によりカッタヘッド３１を回転させる。そして、カッタチャンバー２５内の掘削土砂等の圧力と切羽の土圧をバランスさせつつ、複数のシールドジャッキ２１の作動により組付け済みセグメント１１からの反力によって掘進機本体７を前進させることにより、切羽の安定を図りつつ、カッタヘッド３１により地山を掘削する。なお、カッタチャンバー２５内の掘削土砂等の圧力と切羽Ｆの土圧をバランスさせるために、複数のシールドジャッキ２１による推進力、スクリューコンベア４３によって搬送される掘削土砂の搬送量が調節される。また、地山の掘削と並行して、エレクタモータ１５の駆動によりエレクタ支持部材９を回転させて、エレクタ装置１３を前記掘削壁面の周方向へ位置決めしつつ、エレクタ装置１３によって前記掘削壁面にセグメント１１をリング状に組付ける。更に、前述のような地山の掘削とセグメント１１の組付を連続して行う。以上により、シールドトンネルを構築することができる。
【００３５】
ここで、地山の掘削中に、複数の中折れジャッキ２１のストローク量を適宜に調節することにより、中折れ中心Ｃを基準として前胴３を後胴５に対して屈曲させて、シールド掘進機１全体の掘進方向を変更することができ、曲線部を有したシールドトンネルを構築することができる（シールド掘進機１の一般的な作用）。
【００３６】
前述のシールド掘進機１の一般的な作用の他に、シールド掘進機１は、各々の中折れジャッキ２３全体が中折れ中心Ｃよりも前方に位置するように構成され、各々の中折れジャッキ２３の後端部と後胴５の内フランジ５ｆとの間に収納スペースＳが区画されるように構成されているため、複数のシールドジャッキ２１及び複数の中折れジャッキ２３よりも後胴５の軸心側（或いは前胴３の軸心側）に収納スペースＳを配置する必要がなくなる。
【００３７】
また、シールド掘進機１は、各々の中折れジャッキ２３の前端部がカッタモータ３７の後端部よりも前方に位置するように構成され、各々のカッタモータ３７の軸心が中折れジャッキ２３の軸心よりも前胴３の軸心側に寄るように構成されているため、中折れジャッキ２３の後端部と後胴５の内フランジ５ｆとの間に収納スペースＳが区画されても、掘進機本体７の全長の増大を抑えることができる。
【００３８】
以上の如き、本発明の実施形態によれば、掘進機本体７の全長の増大を抑えつつ、複数のシールドジャッキ２１及び複数の中折れジャッキ２３よりも後胴５の軸心側（或いは前胴３の軸心側）に収納スペースＳを配置する必要がなくなるため、シールド掘進機１の掘進方向の制御性能を低下させることなく、掘進機本体７の空洞を拡げて、掘進機本体７内におけるメンテナンス等の作業性の向上を図ることができる。特に、シールド掘進機１は、横断面からみて環状の中折れジャッキ領域２３Ａと環状のシールドジャッキ領域２１Ａが少なくとも部分的に重なるように構成されているため、掘進機本体７の空洞をより拡げることができ、前述の効果を更に向上させることができる。
【００３９】
なお、本発明は、前述の発明の実施形態の説明に限るものではなく、例えば、シールド掘進機１をＸ中折れ式からＶ中折れ式に変更する等、適宜の変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係わるシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】図１におけるII-II線に沿った横断面図である。なお、複数のリア支持片を省略してある。
【図３】図１におけるIII-III線に沿った横断面図である
【図４】図１におけるIV-IV線に沿った横断面図である。
【図５】従来のシールド掘進機の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１          シールド掘進機
３          前胴
５          後胴
５ｆ        内フランジ
７          掘進機本体
１３          エレクタ装置
２１          シールドジャッキ
２３          中折れジャッキ
３１          カッタヘッド
３７          カッタモータ
Ｓ          収納スペース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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